《工業(yè)X射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的幾點(diǎn)探討

戴 瑜，張 斌，趙福祥

（1．江蘇省輻射環(huán)境保護(hù)咨詢中心，南京 210019； 2．江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)管理站，南京 210019）

1 工業(yè)X射線探傷的環(huán)境影響評(píng)價(jià)概述

江蘇省是核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目大省，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，輻射工作單位每年也以近10%的速度遞增［1］。核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)旨在通過(guò)分析核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目建成運(yùn)行后可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，提出輻射污染防治對(duì)策和措施［2］。通過(guò)對(duì)核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)，有助于加強(qiáng)輻射管理，保證核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目選址和布局的合理性，預(yù)防放射性污染，減少輻射事故，消除輻射環(huán)境的潛在危害以及保障人體健康，改善輻射環(huán)境質(zhì)量狀況［3］。

工業(yè)X射線探傷為Ⅱ類射線裝置中應(yīng)用最廣泛的項(xiàng)目類型之一，在鍋爐壓力容器及石油化工等行業(yè)中屬不可或缺的檢測(cè)手段，從業(yè)人員數(shù)量也較多。基于以上原因，工業(yè)X射線探傷的輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)也是核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中最常見的項(xiàng)目。根據(jù)探傷的場(chǎng)所，工業(yè)X射線探傷分為固定式X射線探傷和移動(dòng)式X射線探傷。移動(dòng)式X射線探傷作業(yè)常位于野外或空曠的工程現(xiàn)場(chǎng)，多屬服務(wù)于建設(shè)期的短期工作；少部分在廠區(qū)內(nèi)常規(guī)開展的移動(dòng)探傷，也幾乎限制在夜間開展。因此，移動(dòng)式X射線探傷對(duì)周圍公眾的影響短暫而有限。固定式X射線探傷在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用更為廣泛，一方面由于探傷房具備屏蔽效果，無(wú)損檢測(cè)工作不受時(shí)間限制；另一方面開展固定式X射線探傷也是鍋爐壓力容器制造企業(yè)必備的檢測(cè)手段。目前，工業(yè)X射線探傷項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)主要參考兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）［4］（ 以 下 簡(jiǎn) 稱 GB 18871-2002）和《工業(yè)X射線探傷放射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ 117-2006）［5］。

相對(duì)于以輻射工作人員和公眾的年劑量限值作為評(píng)價(jià)輻射防護(hù)是否合格的GB 18871-2002而言，GBZ 117-2006是更加具有針對(duì)性的輻射衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，其針對(duì)工業(yè)X射線探傷，提出了各方面更加具體詳細(xì)的要求。尤其是瞬時(shí)輻射劑量率限值的提出，對(duì)于實(shí)際工作中的輻射防護(hù)，更易于操作和控制，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和實(shí)用性。

筆者專業(yè)從事核技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的輻射環(huán)境影響評(píng)價(jià)，在開展固定式X射線探傷房的監(jiān)測(cè)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程中，對(duì)于使用GBZ 117-2006積累了一些心得體會(huì)，希望能夠與各位同行探討，為進(jìn)一步完善本標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

2 GBZ 117-2006中有關(guān)固定式X射線探傷的待補(bǔ)充環(huán)節(jié)

2.1 探傷房曝光室屋頂屏蔽

對(duì)于固定式工業(yè)X射線探傷，標(biāo)準(zhǔn)中已明確要求探傷房屏蔽墻外的公眾劑量約束值取值0.3 mSv·a-1，并要求探傷房屏蔽墻外30 cm處的空氣比釋動(dòng)能率不得超過(guò)2.5 μGy·h-1，無(wú)迷路設(shè)計(jì)的防護(hù)門應(yīng)與同一側(cè)墻壁的防護(hù)性能相同。

當(dāng)曝光室屋頂也為探傷機(jī)主射線方向時(shí)，若屋頂較薄，不能完全屏蔽向上的有用射線。此時(shí)，屋頂上方空氣中的氣體分子會(huì)造成γ光子的散射。朝向地面方向的散射射線，大部分與屋頂形成一定的角度，形成了天空反散射現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為：曝光室墻外，在距離探傷房8～20 m范圍，存在較高的附加劑量率，若曝光室屏蔽墻足夠厚，曝光室墻外30 cm處未測(cè)出附加劑量率或附加劑量率較小，則可以判斷環(huán)境中的附加劑量是由于屋頂屏蔽不足造成的。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，經(jīng)常會(huì)遇到此類問題［6，7］，在探傷房外檢測(cè)的最高劑量率，不是在墻外，而是在離墻一定距離的位置。較高的天空反散射附加劑量率，將會(huì)對(duì)曝光室周圍公眾人員的輻射環(huán)境安全造成影響。

某些企業(yè)存在建設(shè)年代較早的探傷房。業(yè)主對(duì)天空反散射現(xiàn)象重視不夠，認(rèn)為頂上無(wú)人就無(wú)需考慮屏蔽，從而將曝光室屋頂建造的較薄，甚至使用無(wú)頂?shù)奶絺浚涣硗?，部分探傷房的輻射工作人員對(duì)天空反散射也認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為只要有足夠厚度的屏蔽墻阻擋住主射線即可滿足輻射防護(hù)要求，對(duì)于過(guò)薄屋頂?shù)恼慕ㄗh和要求也不置可否，只有在見到實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果后，才同意整改。

下面以三個(gè)典型探傷房為例，說(shuō)明天空反散射的影響。

第一個(gè)探傷房是無(wú)頂探傷房［6］，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位圖如圖1所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果體現(xiàn)了典型的天空反散射輻射場(chǎng)的分布規(guī)律：高輻射區(qū)位于探傷房墻外約10 m處，高輻射區(qū)的范圍分布與離屏蔽墻的距離以及屏蔽墻的高度有關(guān)。工廠里的其他工作人員，在電離輻射警告標(biāo)志和工作狀態(tài)警示燈的提醒下，幾乎不在探傷房墻外逗留，而這個(gè)天空反散射的高輻射區(qū)，卻是公眾活動(dòng)區(qū)域，公眾在此逗留反而會(huì)受到較高的附加劑量。以上監(jiān)測(cè)結(jié)果是在主射線朝下且加裝集束筒的條件下所得。若去掉集束筒，探傷房周圍的輻射水平會(huì)比現(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果高出10倍以上；若換成主射線會(huì)朝向天空的周向探傷機(jī)，或者X射線探傷機(jī)開至更高能量，天空反散射的監(jiān)測(cè)結(jié)果將會(huì)進(jìn)一步增大。以GBZ 117-2006對(duì)探傷房墻外30 cm的輻射劑量率限值不超過(guò)2.5 μSv·h-1的要求判斷，這個(gè)探傷房墻外的劑量率是滿足要求的，然而公眾受照劑量的主要貢獻(xiàn)是來(lái)自天空反散射輻射場(chǎng)。

表1 無(wú)頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 The monitoring data about skyshine around the unroofed X-ray detecting room

圖1 無(wú)頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.1 The map of the monitoring data about skyshine around the unroofed X-ray detecting room

第二個(gè)探傷房是薄頂探傷房，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖如圖2所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，其探傷房墻體的屏蔽效果良好，但屋頂?shù)钠帘尾蛔銓?dǎo)致了墻外10 m處的較高輻射劑量率。該項(xiàng)目環(huán)評(píng)提出了頂部加厚20 cm砼的整改方案（整改后屋頂厚度達(dá)到35 cm砼）。整改后的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，即使在最大開機(jī)工況狀態(tài)下，西墻外10 ～20 m的堆放場(chǎng)地的環(huán)境輻射劑量率也為本底水平，再未測(cè)出附加輻射，保障了堆放場(chǎng)地作業(yè)的工作人員的輻射安全。

表2 薄頂X射線探傷房天空反散射對(duì)比監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Table 2 The comparison of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room

圖2 薄頂X射線探傷房天空反散射監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.2 The map of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room

第三個(gè)探傷房是周圍存在環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂探傷房，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖如圖3所示。探傷房與B廠二樓辦公室的立面圖位置關(guān)系表明：B廠辦公室不在透過(guò)薄屋頂?shù)闹魃渚€范圍內(nèi)；而屏蔽墻外30 cm處的輻射劑量率未超過(guò)302 nSv·h-1，說(shuō)明屏蔽墻的屏蔽能力基本足夠。所以，B廠辦公室窗戶處及會(huì)議室窗戶處的較高輻射劑量率是來(lái)自主射線透過(guò)薄屋頂后的天空反散射。綜合考慮屋頂承重，環(huán)評(píng)提出了頂部加厚10 cm鋼筋混凝土的整改方案（整改后屋頂厚度為30 cm砼）。整改后的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，同樣的工況下，曝光室北側(cè)二樓的B廠辦公室及會(huì)議室的附加劑量率大大降低，但仍存在一定的附加劑量率。經(jīng)協(xié)商，B廠將原辦公室改為倉(cāng)庫(kù)，使B廠公眾的年有效劑量能夠滿足GB 18871-2002的管理目標(biāo)要求。

表3 有環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂X射線探傷房天空反散射對(duì)比監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Table 3 The comparison of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room with the environmental sensitive site is nearby

圖3 有環(huán)境敏感點(diǎn)的薄頂X射線探傷房的天空反散射監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.3 The map of the monitoring data about skyshine around the thin-roof X-ray detecting room with the environmental sensitive site is nearby

以上典型案例表明，在周圍有公眾活動(dòng)的區(qū)域，比如工廠內(nèi)，建設(shè)無(wú)頂探傷房是不可取的；即使對(duì)于有頂探傷房，天空反散射都是不可忽視的。固然GBZ 117-2006還有公眾年有效劑量不得超過(guò)0.3 mSv的要求，但在實(shí)際監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中，公眾的年有效劑量還需要估算公眾停留時(shí)間及居留因子，存在一定的不確定性，不夠直觀。

因此，建議GBZ 117-2006中增加關(guān)于探傷房屋頂?shù)钠帘我螅詼p小天空反散射場(chǎng)。若對(duì)屋頂外30 cm處的空氣比釋動(dòng)能率做要求，大多數(shù)情況下是不現(xiàn)實(shí)的，不具備監(jiān)測(cè)條件。根據(jù)《輻射防護(hù)手冊(cè)》（第一分冊(cè)）［8］中大氣散射的估算方法可知，天空反散射的劑量率及最大點(diǎn)位置與輻射源強(qiáng)度、探傷室內(nèi)部尺寸、四周屏蔽墻高度以及屋頂屏蔽厚度有關(guān)。目前常用X射線探傷房出現(xiàn)天空反散射最高的區(qū)域，根據(jù)常規(guī)探傷房建設(shè)高度，一般出現(xiàn)在曝光室墻外8 ～20 m范圍內(nèi)，可在標(biāo)準(zhǔn)中增加該范圍內(nèi)輻射劑量率的監(jiān)測(cè)要求，并同樣給出劑量率限值，來(lái)反映探傷房屋頂?shù)钠帘畏雷o(hù)性能。

2.2 探傷房曝光室通風(fēng)孔與電纜管口補(bǔ)償屏蔽

曝光室內(nèi)的X射線探傷機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)，X射線電離空氣產(chǎn)生少量臭氧和二氧化氮。目前，GBZ 117-2006中沒有對(duì)探傷房室內(nèi)通風(fēng)做出明確的要求。然而在大量的已建探傷房中，多數(shù)設(shè)置有通風(fēng)孔，且通風(fēng)孔的設(shè)置位置也比較隨意，或高或低，大多數(shù)為直穿墻形式，沒有設(shè)置補(bǔ)償屏蔽或者設(shè)置的不夠合理。這些未有效屏蔽的通風(fēng)孔是監(jiān)測(cè)時(shí)容易出現(xiàn)射線泄漏的常見部位之一，未屏蔽的通風(fēng)孔甚至造成墻外瞬時(shí)輻射劑量率達(dá)到 10 μSv·h-1［9］，遠(yuǎn)超過(guò) GBZ 117-2006 對(duì)于探傷房墻外瞬時(shí)輻射劑量率的限值要求。

因通風(fēng)孔主要是排放密度大于空氣的臭氧及二氧化氮?dú)怏w，故通風(fēng)孔位置以靠近地面為宜。同時(shí)，通風(fēng)孔不宜設(shè)置成直穿墻形式，最好能讓射線在其內(nèi)有多次散射衰減。對(duì)于已有的直穿墻通風(fēng)孔必須補(bǔ)償屏蔽：設(shè)置葉片重疊的鉛百葉窗，或者在通風(fēng)孔外部加設(shè)與曝光室墻壁屏蔽效果相同且有一定高度的“凹”型屏蔽墻，使漏射線能夠在其內(nèi)多次散射后到達(dá)外環(huán)境，方能保證通風(fēng)孔處的漏射線得到足夠的散射和吸收，這種“凹”型屏蔽墻高出通風(fēng)孔2 m就能達(dá)到很好的散射效果。如圖4～6所示三個(gè)探傷房通風(fēng)口設(shè)置，圖4中的通風(fēng)孔，內(nèi)部開口在曝光室站臺(tái)側(cè)面，能夠在有效通風(fēng)的同時(shí)，使射線經(jīng)過(guò)散射才到達(dá)外部，但由于通風(fēng)孔外屏蔽使用的是薄鐵皮煙囪，對(duì)X射線基本沒有屏蔽效果，導(dǎo)致通風(fēng)孔外存在一定的漏射線。圖5中的通風(fēng)孔，雖然設(shè)置不夠合理，未靠近地面，而且是直穿墻形式，但因其外部“凹”型磚墻的有效屏蔽，未測(cè)出附加劑量。圖6中的通風(fēng)孔，由于外部“凹”型墻高度不足，從通風(fēng)孔出來(lái)的漏射線在其中散射途徑過(guò)短，雖然外部“凹”型墻較厚，但仍存在一定的附加劑量。

圖4 有漏射線的通風(fēng)孔Fig.4 An air vent with leakage ray

圖5 無(wú)漏射線的通風(fēng)孔Fig.5 An air vent without leakage ray

圖6 有漏射線的通風(fēng)孔Fig.6 An air vent with leakage ray

同樣容易造成射線漏射問題的，還有曝光室的電纜管口。一般在前期施工時(shí)，預(yù)埋“U”型地下穿墻管，是較好的設(shè)置方案。在保證不破壞曝光室屏蔽墻屏蔽效果的前提下，其設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮電纜的穿插便利，以及將來(lái)增容的可能性，同時(shí)還要注意防止積水、堵塞，避免影響安全使用。

在GBZ 117-2006中，沒有對(duì)穿過(guò)探傷房屏蔽墻的管道、孔洞的屏蔽要求。建議標(biāo)準(zhǔn)中增設(shè)對(duì)穿墻管道、孔洞的防護(hù)要求及監(jiān)測(cè)內(nèi)容，明確此類情況的管道、孔洞不宜直穿墻，或者要求設(shè)置合理、足夠的補(bǔ)償屏蔽，方能保證探傷房屏蔽防護(hù)的完整性。

2.3 曝光室防護(hù)門屏蔽

曝光室的防護(hù)門，是人員及工件進(jìn)出的關(guān)口，一般曝光室設(shè)置有一個(gè)供工作人員進(jìn)出的小防護(hù)門和一個(gè)供探傷工件進(jìn)出的工件大門。由于X射線的散射特性，以及防護(hù)門的頻繁開啟，會(huì)造成門縫處存在相當(dāng)高的泄漏劑量，這也是探傷房竣工驗(yàn)收時(shí)的常見問題［10］。

GBZ 117-2006中要求“無(wú)迷路探傷室門的防護(hù)性能應(yīng)與同側(cè)墻的防護(hù)性能相同”，這里主要是針對(duì)防護(hù)門屏蔽厚度的防護(hù)要求，但未明確防護(hù)門與周圍墻壁之間的重疊與間隙的防護(hù)要求。

防護(hù)門應(yīng)當(dāng)具有足夠的屏蔽厚度，一般的探傷房在設(shè)計(jì)上都能夠做到，或者可通過(guò)整改達(dá)到。然而在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，問題常常出在門縫處：由于門與墻的重疊不足，或者因?yàn)殚T的頻繁開啟而造成門與墻之間的間隙增大，均會(huì)造成射線的泄漏；為設(shè)置工件運(yùn)輸車導(dǎo)軌，曝光室大門與地面無(wú)重合，甚至留有較大的縫隙，從而造成底縫泄漏射線。探傷房的門縫處，往往是監(jiān)測(cè)過(guò)程中輻射劑量率泄漏最高的地方，甚至?xí)霈F(xiàn)超標(biāo)幾十倍的情況。表4列出部分省市探傷房防護(hù)門的監(jiān)測(cè)結(jié)果，可見探傷房防護(hù)門的漏射輻射是探傷房周圍附加輻射場(chǎng)的最大和最主要來(lái)源。如圖7中的探傷房大防護(hù)門，四周與探傷房墻壁重疊不足，而且安裝時(shí)門縫過(guò)大，以致漏射線超標(biāo)；圖8中的探傷房大防護(hù)門，由于長(zhǎng)期使用且運(yùn)送的探傷工件較重，導(dǎo)致平車軌道附近的地面磨損凹陷，大防護(hù)門又未與地面重疊，導(dǎo)致底縫漏射線超標(biāo)；較好的解決防護(hù)門底縫泄漏的方法，可參照?qǐng)D9所示，探傷房大防護(hù)門設(shè)置為下沉式，與地面有15 cm的重疊，其平車軌道設(shè)置為活動(dòng)導(dǎo)軌，也不影響日常平車運(yùn)輸工件的進(jìn)出，這種設(shè)計(jì)的工件大門，開機(jī)監(jiān)測(cè)時(shí)防護(hù)門底縫未測(cè)出附加劑量。

為從源頭上杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生，建議標(biāo)準(zhǔn)在探傷房防護(hù)要求部分，增加防護(hù)門與四周墻壁的重疊，以及門與墻之間間隙的要求。當(dāng)門與墻之間的重疊長(zhǎng)度達(dá)到門與墻之間的間隙寬度的10倍時(shí)，從門縫處泄漏的射線，經(jīng)過(guò)10倍距離的多次散射后，在門縫外將衰減到較低水平［15］。與四周墻壁的重疊，也包括與地面的重疊，防護(hù)門應(yīng)在專用的地槽溝內(nèi)移動(dòng)，既有利于增大門與底縫處的重疊，也有利于減小門與墻之間的間隙，若考慮運(yùn)輸工件的平車導(dǎo)軌的連續(xù)性，可在地槽溝內(nèi)設(shè)置活動(dòng)導(dǎo)軌。

表4 部分省市的X射線探傷房防護(hù)門的監(jiān)測(cè)結(jié)果及原因分析Table 4 The analysis of the monitoring data for the door of the X-ray detecting room in some provinces and cities

圖7 重疊不足的探傷房工件大門Fig.7 The door lack of overlap in the X-ray detecting room

圖8 底縫泄露嚴(yán)重的探傷房工件大門Fig.8 The door with serious leakage at the bottom in the X-ray detecting room

圖9 設(shè)計(jì)合理的探傷房工件大門Fig.9 The rational design door in the X-ray detecting room

3 結(jié)束語(yǔ)

以上內(nèi)容，是在使用GBZ 117-2006開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)及監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問題，希望該標(biāo)準(zhǔn)在以上幾處能夠有所補(bǔ)充或進(jìn)一步細(xì)化，使之具有更強(qiáng)的操作性和指導(dǎo)性，有利于固定式X射線探傷工作的輻射安全，保護(hù)輻射工作人員及公眾的健康。

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